Nueva visualización de la NASA reúne los sistemas de agujeros negros más conocidos

Los agujeros negros cercanos y sus compañeros estelares forman una galería de pícaros astrofísicos en esta nueva visualización de la NASA.

Las estrellas que nacen con más de 20 veces la masa del Sol terminan sus vidas como agujeros negros. Como su nombre lo indica, los agujeros negros no brillan por sí solos porque nada puede escapar de ellos, ni siquiera la luz. Hasta 2015, cuando los astrónomos detectaron por primera vez la fusión de agujeros negros a través de las ondas del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, la forma principal de encontrar estos enigmas de ébano era buscarlos en sistemas binarios donde interactuaban con estrellas compañeras. Y la mejor manera de hacerlo era mirar en las radiografías.

Varios sistemas de agujeros negros visualizados, incluidos Cygnus X-1 y GRS 1915, pasan volando en esta fantástica animación. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y Estudio de Visualización Científica

Esta visualización muestra 22 binarios de rayos X en nuestra galaxia, la Vía Láctea, y su vecina más cercana, la Gran Nube de Magallanes, que alberga agujeros negros de masa estelar confirmada. Los sistemas aparecen a la misma escala física, demostrando su diversidad. Su movimiento orbital se acelera casi 22.000 veces, y los ángulos de visión replican cómo los vemos desde la Tierra.

Cuando se combina con una estrella, un agujero negro puede acumular materia de dos maneras. En muchos casos, una corriente de gas puede fluir directamente desde la estrella hasta el agujero negro. En otros, como el primer sistema de agujeros negros confirmado, Cygnus X-1, la estrella produce un flujo de salida denso llamado viento estelar, parte del cual se acumula en la intensa gravedad del agujero negro. Hasta el momento, no hay un consenso claro sobre qué modo utiliza GRS 1915, el gran sistema en el centro de la visualización.

Cuando llega al agujero negro, el gas entra en órbita y forma una estructura ancha y aplanada llamada disco de acreción. El disco de acreción de GRS 1915 puede extenderse más de 50 millones de millas (80 millones de kilómetros), mayor que la distancia que separa a Mercurio del Sol. El gas en el disco se calienta a medida que gira lentamente en espiral hacia adentro, brillando en luz visible, ultravioleta y finalmente en rayos X.

Obtenga más información sobre los sistemas de agujeros negros más conocidos de nuestra galaxia y su vecina, la Gran Nube de Magallanes. Esta visualización presenta 22 sistemas binarios de rayos X que albergan agujeros negros confirmados, todos mostrados a la misma escala y con sus órbitas aceleradas unas 22.000 veces. La vista de cada sistema refleja cómo lo vemos desde la Tierra. Los colores de las estrellas que van desde el blanco azulado hasta el rojizo representan temperaturas desde 5 veces más calientes hasta un 45 % más frías que nuestro Sol. En la mayoría de estos sistemas, una corriente de materia procedente de la estrella forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. En otros, como el famoso sistema llamado Cygnus X-1, la estrella produce un fuerte flujo de salida que es parcialmente arrastrado por la gravedad del agujero negro para formar el disco. Los discos de acreción usan un esquema de color diferente porque tienen temperaturas aún más altas que las estrellas. El disco más grande que se muestra, perteneciente a un binario llamado GRS 1915, abarca una distancia mayor que la que separa a Mercurio de nuestro Sol. Los propios agujeros negros se muestran más grandes que en la realidad usando esferas escaladas para reflejar sus masas. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y Estudio de Visualización Científica

Los colores de las estrellas van desde el blanco azulado hasta el rojizo, lo que representa temperaturas desde 5 veces más calientes hasta un 45 % más frías que nuestro Sol. Debido a que los discos de acreción alcanzan temperaturas aún más altas, utilizan un esquema de color diferente.

Si bien los agujeros negros se muestran en una escala que refleja sus masas, todos se muestran mucho más grandes que en la realidad. El agujero negro de Cygnus X-1 pesa alrededor de 21 veces más que el Sol, pero su superficie, llamada horizonte de eventos, se extiende solo alrededor de 77 millas (124 kilómetros). Las esferas de gran tamaño también ocultan las distorsiones visibles que producirían los efectos gravitatorios de los agujeros negros.

Por Francis Reddy

Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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Claire Andreoli

Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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Última actualización: 4 de mayo de 2022, enlace publicación.

Montaje: Francis Reddy